用于制造單片白光二極管的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管及其相關制造方法的技術領域。特別地，本發(fā)明涉及發(fā)射白光的發(fā)光二極管的領域。
【背景技術】
[0002]根據(jù)文獻US 2006/0049415，單片發(fā)光二極管是已知的，其適合于在可見光譜發(fā)光，例如白光或者例如預定顏色的光。
[0003]這種單片發(fā)光二極管包括:
[0004]-藍寶石襯底I，
[0005]-在藍寶石襯底I上的氮化鎵(在下文中稱作“GaN”)緩沖層2A、2B，
[0006]-在GaN緩沖層上的η型摻雜氮化鎵(在下文中稱作“n_GaN”)層2C，
[0007]-在η-GaN層2C上的金屬接觸部3，
[0008]-銦鎵氮InGaN類型(下文中稱作“InGaN”)的量子阱和GaN勢皇層的堆疊4，
[0009]-在GaN/InGaN堆疊上的p型摻雜氮化鎵(在下文中稱作“p_GaN”)層6，
[0010]-在ρ-GaN層6上的金屬接觸部7。
[0011]量子阱堆疊由在藍光區(qū)(4B、4K、4M)或者在綠光區(qū)(4D、4F、4H)發(fā)光的量子阱和GaN勢皇層(4A、4C、4E、4G、4J、4L、4N)的交替疊加而構成。以不同的顏色發(fā)光的量子阱的堆疊能夠獲得白光。
[0012]然而，由于在綠光區(qū)發(fā)光的量子講的內量子效率低于在藍光區(qū)發(fā)光的量子講的內量子效率，所以所獲得的白光的品質(或“CRI”，顯色指數(shù)的縮寫)較差。結果為趨向于藍色的“發(fā)白的”光。當為了增加二極管的光功率而增加注入電流時，這種現(xiàn)象會加重:因此很難對這種二極管的發(fā)光光譜進行控制，其中量子阱僅向單一的電激發(fā)源暴露。最后，由于制造這種堆疊需要的溫度循環(huán)的升高，所以很難在不損害這樣堆疊的整體結構的情況下制造在不同的波長發(fā)光的量子阱堆疊。特別地，制造二極管的最后一個步驟，即在量子阱堆疊上形成層P，由于層P通常在高于100tC的溫度下外延生長，因而可能會損壞具有非常高的銦含量的量子阱(綠光的阱)。
[0013]本發(fā)明的一個目標是提供一種新的發(fā)光二極管類型，以及新的相關制造方法，從而能夠減輕前述缺陷中的至少一個。

【發(fā)明內容】

[0014]為了這個目的，本發(fā)明提供一種用于制造發(fā)光二極管的方法，所述方法包括在支撐物的正面制備發(fā)光層的步驟，所述發(fā)光層包括至少兩個在不同波長發(fā)光的相鄰量子阱，所述量子阱與支撐物的正面相接觸。
[0015]在本發(fā)明的文本中，術語“相鄰的量子阱”應理解為意指并排布置而不是堆疊的在不同波長發(fā)光的至少兩種類型的量子阱，即布置在發(fā)光二極管的生長軸線A-Α’上的一個即相同的水平，所述量子阱優(yōu)選為互相接觸。
[0016]上文描述的方法的優(yōu)選但非限制性的方面如下所述:
[0017]沉積發(fā)光層的步驟包括下述子步驟，所述子步驟包括局部地改變支撐物的背面的溫度，使得支撐物的正面包括至少兩個處于不同溫度的區(qū)域；這使得在不同的溫度區(qū)域的每個上形成的量子阱中結合的銦的量能夠改變，
[0018]沉積發(fā)光層的步驟包括下述子步驟，所述子步驟包括在各自的區(qū)域生長每個量子阱；有益地，同一支撐物能夠包括數(shù)個處于第一溫度的區(qū)域和數(shù)個處于第二溫度的區(qū)域，兩個處于第一溫度的面對的區(qū)域被一個處于第二溫度的區(qū)域分隔，
[0019]局部地改變支撐物的加熱溫度的子步驟包括在支撐物的背面加熱支撐物，所述支撐物在其背面包括至少一個島；這能夠獲得包括不同溫度的區(qū)的支撐物，
[0020]該方法包括制備支撐物的步驟，所述制備支撐物的步驟包括在支撐物的背面形成至少一個圖形；
[0021]制備支撐物的步驟包括形成多個圖形，以獲得具有包括臺階的雉堞狀背面的支撐物；
[0022]制備支撐物的步驟包括形成多個圖形，以獲得具有包括不同厚度和/或表面面積的臺階的雉堞狀背面的支撐物；
[0023]制備步驟包括在支撐物的背面對支撐物進行蝕刻，以形成至少一個溝槽；
[0024]制備步驟包括在支撐物的背面沉積材料，以在支撐物的背面形成至少一個島；
[0025]該方法進一步包括下述步驟:
[0026]-在襯底上沉積電子輸運層，
[0027]-在發(fā)光層上沉積電子阻擋層，例如鋁氮鎵AlGaN層，
[0028]-在發(fā)光層上沉積空穴輸運層，
[0029]-形成金屬接觸部，以使二極管能夠連接至電源。
[0030]有益地，可以通過下述方式實現(xiàn)每個量子阱的生長:
[0031 ]-通過銦、鋁、鎵和氮的氣體前驅物進行有機金屬氣相外延，或者
[0032]-通過包括銦、鋁、鎵和氮的元素源進行分子束外延。
[0033]本發(fā)明還涉及一種包括在支撐物的正面的發(fā)光層的發(fā)光二極管，所述發(fā)光層包括在不同波長發(fā)光的至少兩個相鄰量子阱，所述量子阱與支撐物的正面相接觸。
[0034]上文所述的二極管的優(yōu)選但非限制性的方面如下所述:
[0035]-相鄰的量子阱具有不同的尺寸(寬度、長度);
[0036]-支撐物包括在其背面具有圖形的襯底，發(fā)光層在襯底的正面延伸；
[0037]-支撐物包括氮化鎵GaN襯底，例如極性、半極性或非極性氮化鎵GaN襯底；
[0038]- 二極管包括在二極管的背面的整個表面上的形成陰極的金屬層。
【附圖說明】
[0039]根據(jù)本發(fā)明的方法和相關產(chǎn)品的其它優(yōu)點和特征，將在下文對根據(jù)附圖的通過非限制性示例的方式給出的數(shù)個實施方案的變形的描述中變得明顯，其中:
[0040]-圖1示出了現(xiàn)有技術的，由量子阱的豎直堆疊構成的單片二極管的示例；
[0041]-圖2至圖4示出了由在表面上橫向分布的量子阱形成的發(fā)光二極管的示例。
[0042]-圖5示出了包含同心量子阱的發(fā)光層的示例的俯視圖；
[0043]-圖6示意性地示出了用于制造發(fā)光二極管的方法的示例，
[0044]-圖7和圖10示出了制備襯底的背面的階段的變形，
[0045]-圖8和圖9示出了制備的初始襯底的示例，
[0046]-圖11示出了組成發(fā)光二極管的元件的制備階段的示例，
[0047]-圖12和圖13示出了通過光致發(fā)光獲得的光譜，
[0048]-圖14示出了通過陰極射線發(fā)光獲得的光譜。
【具體實施方式】
[0049]下文是對根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光二極管的一些示例以及這些二極管的制造方法的更加具體的描述。
[0050]1.光電二極管
[0051]1.1.總體結構
[0052]參考圖2至圖4，示出了發(fā)射白光的發(fā)光二極管的三種變形。
[0053]這些發(fā)光二極管包括:
[0054]-η型摻雜電子輸運層10，例如η型摻雜氮化鎵η-GaN層，
[0055]-在電子輸運層10上的量子阱組20，
[0056]-電子阻擋層26(EBL)，例如氮化鎵和鋁AlGaN層。該層可以是p型摻雜或者未摻雜的類型。
[0057]-在量子阱組上的P型摻雜空穴輸運層30，例如P型摻雜氮化鎵ρ-GaN層，以及可選地
[0058]-在空穴輸運層30上的p++摻雜的氮化鎵p++GaN(即比ρ-GaN層更加重地摻雜的)層40。
[0059]1.2.初始襯底
[0060]在圖2和圖3中示出的實施方案中，發(fā)光二極管還包括支撐輸運層10、30，量子阱組20，AlGaN的電子阻擋層26和p++GaN層40的初始襯底50。該初始襯底50用于制備發(fā)光二極管，如將在下文進行具體描述的那樣。
[0061]在圖2所示出的實施方案中，初始襯底50由在藍寶石晶片52上的氮化鎵膜51構成。在圖3的情況中，初始襯底50是自支撐的氮化鎵53。
[0062]本領域技術人員應當理解，在圖3的圖4中所示出的二極管的情況中，當制備發(fā)光二極管時，電子輸運層10用作初始襯底。
[0063]1.3.形成陰極的第一金屬接觸部
[0064]在所有的情況中，二極管包括形成陰極的第一金屬接觸部60。該第一金屬接觸部60旨在連接電源的負極(未示出)，以向發(fā)光二極管供電，而更確切地說，向電子輸運層10供應電子。
[0065]在圖2所示出的實施